Создан первый в мире искусственный язык, способный различать вкус и аромат в жидкой среде

Учёные разработали уникальную технологию — искусственный язык, который умеет распознавать вкусы и запахи в жидкостях, имитируя работу человеческих вкусовых рецепторов. Это открытие, опубликованное в журнале PNAS, может лечь в основу новых решений в области анализа пищевых продуктов, ранней диагностики заболеваний и даже развития нейроморфных вычислительных систем.

Основой искусственного языка служат графеновые оксидные мембраны — сверхтонкие углеродные пластины, которые действуют как фильтры, замедляющие прохождение ионов вкусовых веществ. Благодаря этому устройство может не только распознавать, но и запоминать вкусы, обрабатывая информацию непосредственно в жидкой среде.

В ходе экспериментов система успешно различала четыре базовых вкуса (сладкий, солёный, кислый, горький) с точностью от 72,5% до 87,5%, а в случае сложных напитков, таких как кофе или кока-кола, точность достигала 96%.

Это первый случай, когда в одном устройстве объединены датчики и обработка информации, причём всё происходит непосредственно в жидкости, без необходимости передачи данных на внешние компьютеры. Такая архитектура — революционный шаг вперёд для разработки сенсоров, способных работать в условиях, непригодных для традиционной электроники.

Как поясняет Йонг Ян, профессор химии и один из авторов исследования: «Наши устройства могут работать в жидкости, чувствовать окружающую среду и обрабатывать информацию — точно так же, как это делает наша нервная система».

Главная инновация заключается в способности замедлять ионный поток в 500 раз, что даёт системе время «запомнить» вкусовые сигналы. Эти сигналы формируют уникальные шаблоны, распознаваемые системой на основе машинного обучения — часть работы выполняет физическое устройство, а часть — простая нейронная сеть.

В отличие от предыдущих дегустационных систем, полностью зависящих от внешней обработки, этот искусственный язык объединяет сенсорику и вычисления в едином физическом пространстве. Это позволяет с каждым использованием точнее определять вкусы, даже если они схожи по составу.

По словам исследователей, технология открывает путь к созданию интеллектуальных сенсоров нового поколения, которые смогут не только анализировать вкусы, но и адаптироваться к новым химическим профилям — почти как живые организмы.